Металлургия цветных металлов

иодин зубчатый ободы. Каждый гладкий обод опирается на две пары роликов, укрепленных на качающихся опо­ рах, зубчатый обод находится в зацеплении с ведущей шестерней — редуктором электромотора, с помощью ко­ торого конвертер может поворачиваться в обе стороны на 180 град. В середине бочки имеется отверстие для за­ ливки расплавленного штейна, слива продуктов плавки

иудаления газов — горловина. В рабочем положении горловина направлена вверх и помещается под железным коробом — напыльником, соединенным с отводящими га­ зоходами. Края напыльника имеют вырез по форме на­ ружной поверхности конвертера и плотно примыкают к корпусу, предупреждая лишнее разбавление газов воз­ духом, подсасываемым из атмосферы. Иногда напыльни-

ки для лучшего уплотнения имеют подъемную переднюю стенку.

Конвертеры работают периодически, выплавляя за одну операцию до 100 г меди. Наружный диаметр кон­ вертера 2,3—4 м, длина его 4,3—10 м.

Работа конвертера

Продувка штейна в конвертере состоит из двух перио­ дов. В первом из них происходит окисление сульфида железа и шлакование закиси железа добавляемым в кон­ вертер кварцем, при этом получаются белый штейн и шлак. Шлак сливают через горловину, наклоняя кон­ вертер.

Воздух, вдуваемый через фурмы в расплавленный штейн, энергично перемешивает ванну. На поверхности воздушных пузырьков протекают реакции окисления сульфидов:

2FeS + 302-^2Fe0 + 2S02 + 940 кдж (225 ккал), 2 CU2S -f- ЗО2 —>-2 С112О -{-2 SO2 777 кдж (186 ккал).

Закись меди путем обменного взаимодействия с FeS вновь превращается в сульфид:

С112О -(- FeS — C112S FeO.

По этой причине в первом периоде окисляется только сернистое железо, а медь остается в виде сульфида.

Закись железа шлакуется добавляемым в конвертер кварцем:

2FeO + Si02-^ Fe2S04 + 35 кдж (8,4 ккал) .

Окисление сульфида железа в присутствии кварца можно выразить суммарной реакцией, служащей в конвертере основным источником тепла:

2FeS -f- ЗО2 “Ь Si02->- Fe2Si0 4 -f- 2 SO2 ~{~ + 974 кдж (233 ккал) .

При недостатке кварца закись железа окисляется до магнетита:

6FeO -f- О2 2Fe30/A.

Магнетит может восстанавливаться сернистым желе­ зом штейна в присутствии кварца по реакции

3 Fe30 4 "f- FeS -{- 5Si02—^ 5 Fe2Si0 4 -f- SO2.

^ авномерная подача в конвертер измельченного квар­ ца крупностью 6—12 мм и достаточно высокая темпера­ тура способствуют восстановлению Fe30 4 , получению ме­ нее вязких шлаков и снижению механических потерь ме­ ди. Ферриты, не восстановленные за время продувки, переходят в шлак главным образом в виде взвешенных твердых частиц, увеличивая вязкость шлака.

Перед заливкой штейна конвертер поворачивают так, чтобы фурмы оказались выше слоя расплава.

Температура заливаемого штейна около 1200° С; при продувке она быстро повышается вследствие интенсивно­ го окисления сульфидов. Нормальная температура пер­ вого периода должна быть в пределах 1250—1350° С.

( Регулирование температуры необходимо для предо­ хранения футеровки от преждевременного износа и по­ лучения достаточно жидкоплавких шлаков. Для повыше­ ния ее увеличивают подачу воздуха и добавляют жидкий штейн, для понижения загружают холодные присадки, например корки с ковшей, твердый штейн. Загрузку квар­ ца начинают с начала продувки.

Во избежание значительного разбрызгивания рас­ плавленная масса не должна занимать больше */з объема конвертера. После продувки и слива шлака в конвертер заливают новую порцию исходного штейна. Набор штей­ на продолжают до накопления богатого расплава в ко­ личестве, необходимом для перехода ко второму периоду плавки.

Конвертерные шлаки суммарно содержат 75—90% окислов железа и кремнезема; остальные компоненты пе­ реходят в шлаки преимущественно из флюса. Из практи­

ки нескольких заводов можно вывести следующие сред­ ние данные о составе конвертерных шлаков: 17—30% Si02; 60—70% FeO; 3% А120 3; 1,5—2,5% Си.

Сравнительно кислые шлаки характеризуются мень­ шими потерями меди из-за меньшего содержания в них магнетита.

ГДля дополнительного извлечения меди конвертерный шлак заливают в действующую отражательную печь или в передний гори шахтной печи.

Продолжительность первого периода зависит от со­ держания меди в штейне и может колебаться от 6 н до суток.

Второй период начинается после окисления железа и слива шлака. Воздух, продуваемый через белый штейн, окисляет сульфид меди по реакции

2CU2S -j-302—>-2C U20 2S02.

Образующаяся закись меди в расплаве реагирует с еще не окисленным сульфидом:

Cu2S -f- 2CU20 —>■6Cu -f- S02.

Суммарно химизм второго периода можно описать следующим уравнением:

Cu2S -f- 0 2—>- 2Cu -|- S02.

По окончании плавки черновую медь сливают в ков­ ши, которые отвозят краном к ленточной разливочной ма­ шине, где разливают в изложницы. На некоторых заво­ дах жидкую черновую медь подают сразу в рафиниро­ вочные печи.

Извлечение меди и благородных металлов из штейна в черновую медь (после переработки конвертерных шла­ ков) достигает 98,5—99%; оно тем выше, чем богаче медью штейн.

Черновая медь содержит около 1% примесей (железо, сера, кислород, цинк, никель, мышьяк, сурьма и другие металлы). \

В "конвертерных газах первого периода содержится 12—15% S02 и менее 1% избыточного кислорода, содер­ жание S02 в газах второго периода достигает 15—17%. Конвертерные газы вполне пригодны для получения сер­ ной кислоты или серы, однако они еще не везде использу­

ются для этой цели из-за периодичности работы конвер­ теров.

Пыль, выносимая конвертерными газами, состоит из затвердевших капель штейна и меди, частиц флюса и ле­ тучих окислов примесей. С пылью выносится до 5% Си (от всей переработанной) и благородных металлов. Ос­ новное количество этих ценных составляющих находится

вгрубой фракции пыли, легко улавливаемой в простых осадительных камерах или циклонах. Пыль возвращают

вконвертер или в шихту отражательной плавки. Тонкая пыль может быть осаждена в электрофильтрах, устанав­ ливаемых после осадительной камеры; в ней концентри­ руются окислы свинца, цинка и редких металлов. Ее пе­ рерабатывают отдельно.

Во время работы конвертера необходимо периодиче­ ски прочищать фурмы. До последнего времени эту тяже­ лую работу делали вручную ломиком и кувалдой. Теперь на передовых заводах введена механизированная фурмовка.

Автоматическое регулирование работы конвертеров (давления дутья и давления в напыльнике) — задача бли­ жайших лет. Решение ее позволит получать еще более бо­ гатые S02 отходящие газы. Автоматическое поворачива­ ние конвертера при снижении давления дутья предупре­

дит также случайные заливы фурм штейном.

Другой путь усовершенствования конвертерного пе­ редела — обогащение дутья кислородом. Оно позволит сократить продолжительность продувки и уменьшить вы­ ход газов, т. е. повысить производительность и содержа­ ние S02 в конвертерных газах. Обогащение дутья кисло­ родом увеличит, кроме того, приход тепла вследствие меньших потерь его с газами. За счет этого в первом пе­ риоде можно будет загружать больше кварца и получать более кислые шлаки. По той же причине, работая на обо­ гащенном дутье, в конвертере удасться получать медь непосредственно из концентратов, минуя выплавку штейна и связанные с этим затраты. Для этого в конвертер, пред­ варительно разогретый продувкой штейна, следует за­ гружать вместе с кварцем гранулированный медный кон­ центрат, получая из него сначала белый штейн, а затем медь. Понятно, что количество перерабатываемых так кон­ центратов ограничено дополнительным приходом тепла от обогащения дутья кислородом.